JP7220877B2 - electric field communication system - Google Patents

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Description

本開示は、電界の変化を利用して通信するシステムに関する。 The present disclosure relates to systems that communicate using changes in electric fields.

近年、パワーショベル等の様々な作業装置を使用して作業するにあたり、アームの先端に装着した着脱可能な部品等の状態を、通信ネットワークを介して監視し、この作業装置の稼働状況を適切に管理することが求められている。 In recent years, when working with various work equipment such as power shovels, the state of detachable parts attached to the tip of the arm is monitored via a communication network, and the operating status of this work equipment is appropriately monitored. required to manage.

無線ネットワークを介してセンサからの信号を収集する場合、センサが取り付けられた部品等と、この部品等の状況を監視する本体側の監視装置とが離れていてもセンサからの信号を受信できるため、部品の着脱を検知することができない。また、無線ネットワークが到達可能な範囲内で、複数の作業装置が動作する場合、監視装置は、この範囲内の作業装置に関連する全てのセンサからの信号を収集する。この結果、通信したい相手であるアームの先端に装着した部品に取り付けられたセンサと、それ以外の部品に取り付けられたセンサからの信号を、信号の大きさそのものからは確実に区別することができない。 When collecting signals from sensors via a wireless network, the signals from the sensors can be received even if the parts, etc. to which the sensors are attached are separated from the monitoring device on the main body that monitors the status of these parts, etc. , the attachment and detachment of parts cannot be detected. Also, if multiple work devices operate within range of the wireless network, the monitor collects signals from all sensors associated with the work devices within this range. As a result, the signal from the sensor attached to the part attached to the tip of the arm, which is the other party to communicate with, and the signal from the sensor attached to the other part cannot be reliably distinguished from the signal magnitude itself. .

また、有線ネットワークを介してセンサからの信号を収集する場合には、部品の着脱を確実に検知することは可能である。しかしながら、センサからの信号を通信するためのケーブルや、ケーブルを部品等と接合するコネクタを設ける必要がある。このケーブルやコネクタは、作業装置の動作中に破損しやすく、ケーブルやコネクタが破損してしまうとセンサからの信号を収集できなくなる。 Also, when signals from sensors are collected via a wired network, it is possible to reliably detect attachment and detachment of parts. However, it is necessary to provide a cable for communicating the signal from the sensor and a connector for connecting the cable to parts and the like. These cables and connectors are easily damaged during operation of the working device, and if the cables and connectors are damaged, signals from the sensors cannot be collected.

本開示は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、作業装置を構成する金属等に誘導される電界を用いて、電界通信を行うシステム及び方法を提供することにある。 The present disclosure has been made in view of the above points, and one of its purposes is to provide a system and method for performing electric field communication using an electric field induced in metal or the like that constitutes a working device. It is in.

本技術は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、本開示の一態様は、電界による通信を行う電界通信システムであって、電界を伝達可能な物質で構成される通信媒体と、前記通信媒体側に配置され、前記通信媒体に結合容量を介して接続された第1電極と、大地グランドに結合容量を介して接続された第2電極との間の電位差に応じた電界を発生する送信機であって、前記送信機の信号側に前記第1電極、グランド側に前記第2電極が接続されている、第1送信機と、前記通信媒体に接触して配置される第1受信機と、を備え、前記第1送信機と前記第1受信機は、前記通信媒体を介して電界による通信を行う、電界通信システムである。 The present technology has been made in view of the problems described above, and one aspect of the present disclosure is an electric field communication system that performs communication using an electric field, comprising: a communication medium configured of a substance capable of transmitting an electric field; An electric field is generated according to a potential difference between a first electrode arranged on a communication medium side and connected to the communication medium via a coupling capacitance and a second electrode connected to the earth ground via a coupling capacitance. A first transmitter, wherein the first electrode is connected to a signal side of the transmitter and the second electrode is connected to a ground side of the transmitter; and a first receiver is arranged in contact with the communication medium. , wherein the first transmitter and the first receiver perform electric field communication via the communication medium.

本開示の一実施形態に係る電界通信システムの概略図である。1 is a schematic diagram of an electric field communication system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる電界通信システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an electric field communication system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態にかかる電界通信システムの全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an electric field communication system according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第1実施形態に係る電界通信システムの概略図である。1 is a schematic diagram of an electric field communication system according to a first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第1実施形態による電界通信システムの構成例を示す図である。1 is a diagram illustrating a configuration example of an electric field communication system according to a first embodiment of the present disclosure; FIG. 図3に示す電界通信システムにおける送信機信号電極における電圧の時間変化を例示する。4 illustrates the time variation of the voltage at the transmitter signal electrode in the electric field communication system shown in FIG. 3; 図3に示す電界通信システムにおける受信機グランド電極における電圧、及び大地グランドに対するバッテリグランドの電圧の時間変化を例示する。Figure 4 illustrates the time variation of the voltage at the receiver ground electrode and the voltage of the battery ground with respect to earth ground in the electric field communication system shown in Figure 3; 図3に示す電界通信システムにおける受信機信号電極における電圧の時間変化を例示する。4 illustrates the time variation of the voltage at the receiver signal electrodes in the electric field communication system shown in FIG. 3; 図3に示す電界通信システムにおける受信機グランド電極における電圧と、受信機信号電極における電圧の時間変化を例示する。4 illustrates time variations of the voltage at the receiver ground electrode and the voltage at the receiver signal electrode in the electric field communication system shown in FIG. 3; 図3に示す電界通信システムにおける受信回路に入力される電圧の時間変化を例示する。4 illustrates the temporal change of the voltage input to the receiving circuit in the electric field communication system shown in FIG. 3; 本開示の第2実施形態に係る電界通信システムの概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an electric field communication system according to a second embodiment of the present disclosure; 本開示の第2実施形態による電界通信システムの構成例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration example of an electric field communication system according to a second embodiment of the present disclosure; 図6に示す電界通信システムにおける送信機信号電極における電圧の時間変化を例示する。7 illustrates the time variation of the voltage at the transmitter signal electrode in the electric field communication system shown in FIG. 6; 図6に示す電界通信システムにおける受信機グランド電極、及び大地グランドに対するバッテリグランドの電圧における電圧の時間変化を例示する。7 illustrates the voltage over time variation in the voltage of the battery ground relative to the receiver ground electrode and earth ground in the electric field communication system shown in FIG. 図6に示す電界通信システムにおける受信機信号電極における電圧の時間変化を例示する。7 illustrates the time variation of the voltage at the receiver signal electrodes in the electric field communication system shown in FIG. 6; 図6に示す電界通信システムにおける受信機グランド電極における電圧と、受信機信号電極における電圧の時間変化を例示する。7 illustrates the time variation of the voltage at the receiver ground electrode and the voltage at the receiver signal electrode in the electric field communication system shown in FIG. 6; 図6に示す電界通信システムにおける受信回路に入力される電圧の時間変化を例示する。FIG. 7 illustrates temporal changes in voltage input to a receiving circuit in the electric field communication system shown in FIG. 6 ; FIG. 図6に示す電界通信システムの等価回路の例である。It is an example of an equivalent circuit of the electric field communication system shown in FIG. 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である。1 schematically illustrates an experimental setup in one embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である(受信機信号電極を通信媒体側に配置)。Fig. 2 schematically illustrates an experimental setup (receiver signal electrode on the communication medium side) in an embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である(受信機グランド電極を通信媒体側に配置)。Fig. 2 schematically illustrates an experimental setup (receiver ground electrode on the communication medium side) in an embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である。1 schematically illustrates an experimental setup in one embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である(受信機信号電極を通信媒体側に配置)。Fig. 2 schematically illustrates an experimental setup (receiver signal electrode on the communication medium side) in an embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である(受信機信号電極を通信媒体側に配置し、受信機グランド電極を通信媒体と導通)。FIG. 11 schematically illustrates an experimental setup in an embodiment of the present disclosure (receiver signal electrode placed on the communication medium side, receiver ground electrode in communication with the communication medium); 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である(受信機グランド電極を通信媒体側に配置し、かつ通信媒体と導通)。FIG. 11 schematically illustrates an experimental setup (receiver ground electrode placed on the communication medium side and in communication with the communication medium) in an embodiment of the present disclosure; 図12Aの構成においてシミュレーションした結果得られた信号の波形を例示する。FIG. 12B illustrates waveforms of signals obtained as a result of simulation in the configuration of FIG. 12A. 図12Bの構成においてシミュレーションした結果得られた信号の波形を例示する。FIG. 12B illustrates waveforms of signals obtained as a result of simulation in the configuration of FIG. 12B. 図12Cの構成においてシミュレーションした結果得られた信号の波形を例示する。FIG. 12C illustrates waveforms of signals obtained as a result of simulation in the configuration of FIG. 12C. 本開示の第3実施形態に係る電界通信システムの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of an electric field communication system according to a third embodiment of the present disclosure; 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である(受信機、送信機共に通信媒体上に配置)。FIG. 4 is a diagram schematically showing an experimental setup in one embodiment of the present disclosure (both the receiver and transmitter are placed on the communication medium); 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である(送信機を通信媒体上に、受信機を通信媒体と大地グランドとの間に配置)。1 schematically illustrates an experimental setup in one embodiment of the present disclosure (transmitter above communication medium and receiver between communication medium and earth ground); FIG. 本開示の一実施形態における実験構成を概略的に示す図である(送信機を通信媒体と大地グランドとの間に、受信機を通信媒体上に配置)。1 schematically illustrates an experimental set-up in an embodiment of the present disclosure (transmitter placed between communication medium and earth ground, receiver above communication medium); FIG. 本開示の位置実施形態における実験構成を概略的に示す図である(送信機、受信機共に通信媒体と大地グランドとの間に設置)FIG. 12 schematically illustrates an experimental set-up in a positional embodiment of the present disclosure (both transmitter and receiver placed between communication medium and earth ground). 本開示の一実施形態に係る電界通信システムの概略図である。1 is a schematic diagram of an electric field communication system according to an embodiment of the present disclosure; FIG.

[本開示の実施形態の説明]
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。本開示の一実施形態は、以下のような構成を備える。
[Description of Embodiments of the Present Disclosure]
First, the contents of the embodiments of the present disclosure will be listed and described. One embodiment of the present disclosure has the following configuration.

(項目1) 項目1によれば、電界による通信を行う電界通信システムであって、
電界を伝達可能な物質で構成される通信媒体と、
前記通信媒体側に配置され、前記通信媒体に結合容量を介して接続された第1電極と、大地グランドに結合容量を介して接続された第2電極との間の電位差に応じた電界を発生する送信機であって、前記送信機の信号側に前記第1電極、グランド側に前記第2電極が接続されている、第1送信機と、
前記通信媒体に接触して配置される第1受信機と、
を備え、前記第1送信機と前記第1受信機は、前記通信媒体を介して電界による通信を行う、電界通信システムが提供される。
(Item 1) According to item 1, an electric field communication system that performs communication using an electric field,
a communication medium composed of a substance capable of transmitting an electric field;
An electric field is generated according to the potential difference between a first electrode arranged on the communication medium side and connected to the communication medium via a coupling capacitance and a second electrode connected to the earth ground via a coupling capacitance. a transmitter, wherein the first electrode is connected to the signal side of the transmitter and the second electrode is connected to the ground side of the transmitter;
a first receiver positioned in contact with the communication medium;
wherein the first transmitter and the first receiver perform electric field communication via the communication medium.

(項目2) 項目2によれば、項目1に記載の電界通信システムであって、
前記通信媒体は、
前記第1送信機に接触している部品と、
前記第1受信機に接触している本体と、
を備えており、前記電界通信システムはさらに、
前記第1送信機から伝達された電界に基づいて生成される信号の大きさが閾値未満である場合に、前記部品が、前記本体から外れていることを検知する処理部
を備える、電界通信システムが提供される。
(Item 2) According to Item 2, the electric field communication system according to Item 1,
The communication medium is
a component in contact with the first transmitter;
a body in contact with the first receiver;
and the electric field communication system further comprises:
An electric field communication system, comprising a processing unit that detects that the component is detached from the main body when the magnitude of a signal generated based on the electric field transmitted from the first transmitter is less than a threshold. is provided.

(項目3) 項目3によれば、項目2に記載の電界通信システムであって、前記第1受信機は、
大地グランドに結合容量を介して接続される第3電極と、
前記通信媒体側に配置されている第4電極と、
受信回路であって、前記受信回路の信号側に前記第3電極が、前記受信回路のグランド側に前記第4電極が接続されている、受信回路と
を備え、前記受信回路は、前記送信機から伝達された電界により生じた、前記第3電極と前記第4電極との間の電位差に対応する信号を出力する
電界通信システムが提供される。
(Item 3) According to item 3, in the electric field communication system according to item 2, the first receiver includes:
a third electrode connected to the earth ground via a coupling capacitance;
a fourth electrode disposed on the communication medium side;
a receiving circuit, wherein the third electrode is connected to a signal side of the receiving circuit, and the fourth electrode is connected to a ground side of the receiving circuit; the receiving circuit is connected to the transmitter; An electric field communication system is provided for outputting a signal corresponding to the potential difference between the third electrode and the fourth electrode caused by the electric field transmitted from.

(項目4) 項目4によれば、項目2に記載の電界通信システムであって、前記第1受信機は、前記大地グランドと、前記通信媒体の間に接触して配置されており、前記第1受信機は、
前記通信媒体側に配置され、前記通信媒体に容量結合を介して接続される第3電極と、
前記大地グランド側に配置され、前記大地グランドに容量結合を介して接続される第4電極と
を備える電界通信システムが提供される。
(Item 4) According to Item 4, in the electric field communication system according to Item 2, the first receiver is disposed in contact between the earth ground and the communication medium, 1 receiver
a third electrode disposed on the communication medium side and connected to the communication medium via capacitive coupling;
and a fourth electrode arranged on the earth ground side and connected to the earth ground via capacitive coupling.

(項目5) 項目5によれば、項目2または項目4に記載の電界通信システムであって、前記第1送信機は、大地グランドと、前記通信媒体の間に接触して配置されており、
前記第1送信機の前記第2電極は、前記大地グランド側に配置されている、電界通信システムが提供される。
(Item 5) According to Item 5, in the electric field communication system according to Item 2 or Item 4, the first transmitter is disposed in contact between an earth ground and the communication medium,
An electric field communication system is provided, wherein the second electrode of the first transmitter is positioned on the earth ground side.

(項目6) 項目6によれば、項目3から項目5のいずれか1つの項目に記載の電界通信システムであって、さらに
前記第1送信機が接触している前記通信媒体の前記部品の状態又は前記部品の周辺環境を検知するセンサを備え、
前記第1送信機は、前記センサからの出力信号に対応する信号を、前記第1電極と前記第2電極間において時間変化する電圧として出力する、電界通信システが提供される。
(Item 6) According to Item 6, the electric field communication system according to any one of Items 3 to 5, further comprising: Or comprising a sensor that detects the surrounding environment of the part,
An electric field communication system is provided wherein the first transmitter outputs a signal corresponding to the output signal from the sensor as a time-varying voltage across the first and second electrodes.

(項目7) 項目7によれば、項目6に記載の電界通信システムであって、
前記センサは、前記部品の動きを検知するセンサであり、
前記処理部は、さらに前記センサが検知した前記部品の動きに基づいて、前記部品の稼働時間を算出する、電界通信システムが提供される。
(Item 7) According to Item 7, the electric field communication system according to Item 6,
The sensor is a sensor that detects movement of the component,
An electric field communication system is provided in which the processing unit further calculates the operating time of the component based on the movement of the component detected by the sensor.

(項目8) 項目8によれば、項目6に記載の電界通信システムであって、
前記センサは、前記第1部分の周辺環境を検知するセンサであり、
前記処理部は、さらに前記センサが検知した前記部品の周辺環境に基づいて、前記部品が適正な稼働環境に置かれているかを検知する、電界通信システムが提供される。
(Item 8) According to Item 8, the electric field communication system according to Item 6,
The sensor is a sensor that detects the surrounding environment of the first portion,
An electric field communication system is provided in which the processing unit further detects whether the component is placed in an appropriate operating environment based on the surrounding environment of the component detected by the sensor.

[本開示の実施形態の詳細]
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。しかし、本開示の実施形態は、必ずしもこのような態様に限定されない。本開示の実施形態が、特許請求の範囲において規定される範囲に含まれる様々な態様を取り得ることは、当業者にとって明らかであろう。
[Details of the embodiment of the present disclosure]
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or similar elements are denoted by the same or similar reference numerals, and duplicate descriptions of the same or similar elements may be omitted in the description of each embodiment. Also, the features shown in each embodiment can be applied to other embodiments as long as they are not mutually contradictory. However, embodiments of the present disclosure are not necessarily limited to such aspects. It will be apparent to those skilled in the art that the embodiments of the present disclosure can take many different forms within the scope defined in the claims.

図1Aは本開示の一実施形態にかかる電界通信システム100Aの全体構成図である。電界通信システム100Aは、本体136と、この本体136に着脱可能な部品132(図1Aではアタッチメント132(1)及び履帯132(2)。以下、部品132と総称することがある。)を備える様々な作業装置、例えばパワーショベルや、ロボットアーム等に適用可能なシステムである。電界通信システム100Aは、部品側装置110(図1Aでは110(1)及び110(2))と、本体側装置120と、電界を伝達する通信媒体130とで主に構成される。電界通信システム100Aは、部品132に設けられた部品側装置110と、本体136に設けられた本体側装置120との間で、通信媒体130に誘導される電界efを通じて通信を行う。以下、電界通信システム100Aが、パワーショベルに適用された場合を例に、図1Aを参照して、本開示に係る電界通信システム100A構造について概説する。図1Aに例示するパワーショベルは、部品132である着脱可能なアタッチメント132(1)と、本体136である作業者が乗るキャビンと、接続部134であるアーム134(1)で主に構成される。 FIG. 1A is an overall configuration diagram of an electric field communication system 100A according to an embodiment of the present disclosure. The electric field communication system 100A includes a main body 136 and parts 132 (attachment 132(1) and crawler belt 132(2) in FIG. 1A; hereinafter collectively referred to as parts 132) that can be attached to and detached from the main body 136. It is a system that can be applied to various working devices such as power shovels and robot arms. The electric field communication system 100A is mainly composed of a component side device 110 (110(1) and 110(2) in FIG. 1A), a main body side device 120, and a communication medium 130 for transmitting an electric field. The electric field communication system 100A performs communication between the component-side device 110 provided on the component 132 and the main body-side device 120 provided on the main body 136 through the electric field ef induced in the communication medium 130 . The structure of the electric field communication system 100A according to the present disclosure will be outlined below with reference to FIG. 1A, taking as an example the case where the electric field communication system 100A is applied to a power shovel. The power shovel illustrated in FIG. 1A is mainly composed of a detachable attachment 132(1) which is a part 132, a cabin which is a body 136 in which an operator rides, and an arm 134(1) which is a connecting portion 134. .

部品132は、本体側装置120と通信する部品側装置110が物理的に接触している部分を含む。部品132は、例えば、部品周辺の環境(例えば湿度、温度)や、部品自体の状態(温度、加速度、オン/オフ等)を検知される必要があるものである。パワーショベルにおいて部品132は、作業装置の先端に取り付けられるアタッチメント132(1)や、本体136により制御される被制御装置であるパワーショベルの履帯132(2)や、各種フィルタ、例えばエンジンフィルタやオイルフィルタを含む。部品132は、接続部134を介して本体136と着脱可能に構成される。部品132は、定期交換部品や、消耗品でもよい。なお本開示において、2つの要素が「物理的に接触する」とは、2つの要素間で電界が伝達できる程度に接触していることを指し、実際には接触する2つの要素間に誘電体が存在することがある。一例として、パワーショベルの部品132であるアタッチメントと、部品側装置110との間に誘電体である部品側装置110のプラスチック等で構成された筐体壁が存在してもよい。 The component 132 includes a portion with which the component-side device 110 that communicates with the main body-side device 120 is in physical contact. For the component 132, for example, the environment around the component (such as humidity and temperature) and the state of the component itself (temperature, acceleration, on/off, etc.) need to be detected. In the power shovel, the parts 132 include an attachment 132 (1) attached to the tip of the working device, a crawler belt 132 (2) of the power shovel which is a device to be controlled by the main body 136, various filters such as an engine filter and an oil filter. Contains filters. The part 132 is configured to be detachable from the main body 136 via the connecting portion 134 . The parts 132 may be periodic replacement parts or consumables. In the present disclosure, two elements “physically contact” means that they are in contact to the extent that an electric field can be transmitted between the two elements. may exist. As an example, there may be a housing wall made of plastic or the like of the component-side device 110 that is a dielectric between the attachment, which is the part 132 of the power shovel, and the component-side device 110 .

接続部134(図1Aではアーム134(1)及び基礎部分134(2)。以下、接続部134と総称することがある。)は、部品132と、本体136との間に接続される部材であり、一方が部品132に、他方が本体136に物理的に接触している。接続部134は、例えば、部品132がパワーショベルのアタッチメント132(1)の場合、パワーショベルのアーム134(1)であり、部品132がパワーショベルの履帯132(2)の場合、パワーショベルの基礎部分134(2)である。上述したように、部品132と、接続部134とは物理的に接触していればよく、パワーショベルの部品132であるアタッチメントと、接続部134であるアームとの間に、例えば誘電体である潤滑油が存在していてもよい。 Connecting portion 134 (arm 134 ( 1 ) and base portion 134 ( 2 ) in FIG. 1A; hereinafter collectively referred to as connecting portion 134 ) is a member connected between component 132 and main body 136 . , one in physical contact with part 132 and the other in physical contact with body 136 . The connecting portion 134 may be, for example, an excavator arm 134(1) if the component 132 is an excavator attachment 132(1), or an excavator base if the component 132 is an excavator track 132(2). Part 134(2). As described above, the part 132 and the connection part 134 only need to be in physical contact. A lubricant may be present.

本体136は、部品側装置110と通信する本体側装置120が、物理的に接触している部分を含む。本体136は、例えばパワーショベルを操作する作業者が乗るキャビンである。 The main body 136 includes a portion with which the main body device 120 that communicates with the component device 110 is in physical contact. The main body 136 is, for example, a cabin in which a worker who operates a power shovel rides.

通信媒体130は、部品132と、部品132と本体136とを接続する接続部134と、本体136のうち、電界が伝達される物質、例えば導電体や誘電体で構成される部分である。一例として、通信媒体130は、金属に代表される導電体(例えば、鉄、アルミ、銅等)で構成される。例えばパワーショベルの本体136は、パワーショベルのフレーム、窓、作業者のシートなどで構成されるが、このうち金属等の電界が伝達される物質で構成されるフレームが通信媒体130となる。通信媒体130の各部(部品132、接続部134、本体136)はそれぞれ異なる種類の電界を伝達可能な物質で構成されてもよいし、同じ種類の電界を伝達可能な物質で構成されてもよい。また、図1Aに示す部品132、接続部134、本体136は、それぞれ1以上の要素で構成することができる。本開示によると、部品側装置110と部品132、部品132と接続部134、接続部134と本体136、本体136と本体側装置120とが、それぞれ物理的に接触することで電界通信のためのネットワークが構築される。このため、各部が物理的に接触していない場合、本体側装置120と部品側装置110との間では通信は確立されない。したがって、たとえ狭い範囲内で複数の作業装置等が動作をしていても、物理的に接触していない相手と通信することはない。なお、通信媒体130を構成する部品132、接続部134、本体136は、様々な形状をとることができる。 The communication medium 130 includes a component 132, a connecting portion 134 that connects the component 132 and a main body 136, and a portion of the main body 136 that is made of a substance through which an electric field is transmitted, such as a conductor or a dielectric. As an example, the communication medium 130 is composed of a conductor represented by metal (for example, iron, aluminum, copper, etc.). For example, the main body 136 of the power shovel is composed of the frame of the power shovel, the window, the operator's seat, and the like. Each part of the communication medium 130 (the part 132, the connecting part 134, the main body 136) may be composed of materials capable of transmitting different types of electric field, or may be composed of materials capable of transmitting the same type of electric field. . Also, the component 132, the connecting portion 134, and the body 136 shown in FIG. 1A can each be composed of one or more elements. According to the present disclosure, the component-side device 110 and the component 132, the component 132 and the connection section 134, the connection section 134 and the main body 136, and the main body 136 and the main body-side device 120 physically contact with each other for electric field communication. A network is built. Therefore, communication is not established between the main body device 120 and the component device 110 if the respective parts are not in physical contact with each other. Therefore, even if a plurality of working devices or the like are operating within a narrow range, they will not communicate with a partner with whom they are not in physical contact. It should be noted that the component 132, the connecting portion 134, and the main body 136 that constitute the communication medium 130 can have various shapes.

電界通信システム100は、上記の部品側装置110、本体側装置120、通信媒体130(部品132、接続部134、本体136)に加えて、さらにセンサ140(図1Aでは2つのセンサ140(1)、140(2))、処理部150、外部通信装置160を備えることができる。これらについては図1Bを参照して詳細に説明する。 The electric field communication system 100 further includes sensors 140 (two sensors 140 (1) , 140 ( 2 )), a processing unit 150 and an external communication device 160 . These are described in detail with reference to FIG. 1B.

なお、図1Aに示すように、1つの本体136に対し、複数の部品132(図1Aではアタッチメント132(1)と、履帯132(2))、複数の部品側装置110(図1Aでは2つの部品側装置110(1)、110(2))、複数のセンサ140(図1Aでは2つのセンサ140(1)、140(2))を設けてもよい。各部品側装置110(図1Aの110(1)、110(2))に個別の識別番号を付与し、各部品側装置110と、部品132、及びセンサ140の対応関係を、予め設定しておく。これにより、本体側装置120は、各部品側装置110に対応する部品132とセンサ140、例えば部品側装置110(1)に対応するセンサ140(1)と部品132(1)を区別して通信することができる。 In addition, as shown in FIG. 1A, for one main body 136, a plurality of parts 132 (attachment 132(1) and crawler belt 132(2) in FIG. 1A), a plurality of part-side devices 110 (two in FIG. 1A) Component-side devices 110(1), 110(2)) and a plurality of sensors 140 (two sensors 140(1), 140(2) in FIG. 1A) may be provided. An individual identification number is assigned to each component-side device 110 (110(1) and 110(2) in FIG. 1A), and the corresponding relationship among each component-side device 110, component 132, and sensor 140 is set in advance. back. As a result, the main unit 120 distinguishes and communicates between the component 132 and the sensor 140 corresponding to each component-side device 110, for example, the sensor 140(1) and the component 132(1) corresponding to the component-side device 110(1). be able to.

図1Bは、本開示の一実施形態にかかる電界通信システム100Bの全体構成図である。電界通信システム100Bは、図1Aに示した電界通信システム100Aと同様に、部品側装置110と、本体側装置120と、電界を伝達する通信媒体130とで主に構成される。図1Bの電界通信システム100Bは、さらに部品側装置110が送信機210aを、本体側装置120が受信機220bを備える点で、図1Aに示した電界通信システム100Aとは異なる。また、図1Bは、通信媒体130を伝達する電界efを例示する。電界efは、部品132と、接続部134と、本体136のうち電界を伝達可能な物質、例えば金属で構成された部分を通信媒体130として伝達する。 FIG. 1B is an overall configuration diagram of an electric field communication system 100B according to an embodiment of the present disclosure. Like the electric field communication system 100A shown in FIG. 1A, the electric field communication system 100B is mainly composed of a component side device 110, a main body side device 120, and a communication medium 130 for transmitting an electric field. The electric field communication system 100B of FIG. 1B is different from the electric field communication system 100A shown in FIG. 1A in that the component side device 110 further includes a transmitter 210a and the main body side device 120 includes a receiver 220b. FIG. 1B also illustrates the electric field ef propagating through the communication medium 130 . The electric field ef is transmitted through the part 132 , the connecting portion 134 , and the portion of the main body 136 made of a material capable of transmitting an electric field, such as metal, as the communication medium 130 .

部品側装置110は、本体側装置120の受信機220bへ信号を送信する送信機210aを備える。部品側の送信機210aは、一例として、各送信機210aに割り当てられた識別信号や、センサ140から受信した出力信号を受信機220bへ送信する。部品側の各送信機210aに割り当てられた個別の識別番号により、各送信機210aを一意に識別できる。 The component-side device 110 includes a transmitter 210a that transmits a signal to the receiver 220b of the main body-side device 120. FIG. The component-side transmitter 210a transmits, for example, an identification signal assigned to each transmitter 210a and an output signal received from the sensor 140 to the receiver 220b. Each transmitter 210a can be uniquely identified by the individual identification number assigned to each transmitter 210a on the component side.

本体側装置120は、部品側装置110の送信機210aからの信号を受信し、送信機210aとは離れた位置に配置される受信機220bを備える。電界通信の際には受信機220bは、送信機210aが発生した電界内に配置されればよい。 The main device 120 includes a receiver 220b that receives a signal from the transmitter 210a of the component device 110 and is located at a distance from the transmitter 210a. In the case of electric field communication, the receiver 220b may be arranged within the electric field generated by the transmitter 210a.

本開示によると、受信機220bを送信機210aが発生した電界内に配置し、受信機220bと送信機210aを通信媒体130と接触させることで、作業装置の電界を伝達可能な物質、例えば金属で構成される部分を通信媒体130として通信ネットワーク等を確立する。このため、ケーブル等を含む有線設備や、アンテナ等を含む無線設備を設ける必要がない。有線設備が不要となる結果、重いケーブルが不要になり、例えばパワーショベルの作業時間当たりの燃費の向上を図ることができ、また、作業の際に邪魔なケーブルが不要になることで、作業の効率化を図ることができる。 According to the present disclosure, by placing receiver 220b within the electric field generated by transmitter 210a and bringing receiver 220b and transmitter 210a into contact with communication medium 130, a material capable of transmitting the electric field of the work device, such as a metal, can be used. A communication network or the like is established by using the portion configured as a communication medium 130 . Therefore, it is not necessary to provide wired equipment including cables and wireless equipment including antennas. As a result of eliminating the need for wired equipment, heavy cables are no longer required, for example, it is possible to improve the fuel consumption per working hour of a power shovel. Efficiency can be improved.

さらに、本開示によると、送信機210aから送信された信号の大きさを受信機220b側で検知することで、部品132の着脱を監視するための装置を別途設けることなく、部品132等の着脱状態を検出することができる。一例として、受信機220bが受信する信号の大きさが閾値未満の場合、部品132が接続部134から外れていると判断することができる。 Furthermore, according to the present disclosure, by detecting the magnitude of the signal transmitted from the transmitter 210a on the receiver 220b side, attachment/detachment of the component 132 or the like can be performed without separately providing a device for monitoring attachment/detachment of the component 132. state can be detected. As an example, if the magnitude of the signal received by receiver 220b is less than a threshold, it may be determined that component 132 is disconnected from connection 134 .

図1Bに戻り、センサ140,処理部150、外部通信装置160について説明する。センサ140は、部品132の状態を示す様々な物理量を検知するセンサであり、例えば部品の動きを検知するセンサ(振動センサ、速度センサ、加速度センサ、角速度センサ等)や、部品132の環境を測定するセンサ(部品132の温度を測定する温度センサ、部品132周辺環境の湿度を測定する湿度センサ)、あるいはこれらの組み合わせを含む。センサ140は、部品132の状態を検知すると、この状態を示す出力信号を、部品側装置110へ送信する。なお、1つの部品132に複数のセンサ140(例えば、温度センサ、湿度センサ、気圧センサの3つのセンサ)を配置してもよい。これら複数のセンサからの出力信号を、各センサ140に割り当てられた識別番等と共に、部品側装置110へ送信する。部品側装置110は、各センサの識別番号と、複数のセンサからの出力信号を、通信媒体130を介して本体側装置120へ伝達する。 Returning to FIG. 1B, the sensor 140, the processing unit 150, and the external communication device 160 will be described. The sensor 140 is a sensor that detects various physical quantities that indicate the state of the component 132. For example, a sensor that detects the movement of the component (vibration sensor, speed sensor, acceleration sensor, angular velocity sensor, etc.) (a temperature sensor that measures the temperature of component 132, a humidity sensor that measures the humidity of the environment surrounding component 132), or a combination thereof. When sensor 140 detects the state of component 132 , sensor 140 transmits an output signal indicating this state to component-side device 110 . A plurality of sensors 140 (for example, three sensors of temperature sensor, humidity sensor, and atmospheric pressure sensor) may be arranged in one component 132 . The output signals from these multiple sensors are sent to the component-side device 110 together with the identification number or the like assigned to each sensor 140 . The component-side device 110 transmits the identification number of each sensor and the output signals from the plurality of sensors to the main body-side device 120 via the communication medium 130 .

処理部150は、主たる構成要素として、プロセッサ(不図示)と、メモリ(不図示)とを備える。処理部150は、本体側装置120から取得したデータをプロセッサが適宜処理し、処理したデータをメモリに格納する。処理部150はさらに、メモリに格納されたデータ等を、外部通信装置160や本体側装置120へ出力することができる。なお、この図示例では、処理部150は、本体側装置120の上に配置されているが、これに限られるものではなく、本体側装置120と、外部通信装置160とに通信可能に接続されていればよい。 The processing unit 150 includes a processor (not shown) and a memory (not shown) as main components. In the processing unit 150, the processor appropriately processes the data acquired from the main device 120, and stores the processed data in the memory. The processing unit 150 can also output data stored in the memory to the external communication device 160 and the main device 120 . In this illustrated example, the processing unit 150 is arranged above the main device 120, but is not limited to this, and is communicably connected to the main device 120 and the external communication device 160. It is good if there is

処理部150は、部品132が、接続部134から外れたか否かを検知することができる。処理部150は、本体側装置120の受信機220bが受信した、部品側装置110の送信機210aから伝達された電界に基づいて生じる電位差により生成される信号の大きさが閾値未満、あるいは略ゼロである場合に、部品が接続部134から外れていると判断する。 The processing unit 150 can detect whether or not the part 132 has been removed from the connection unit 134 . The processing unit 150 determines that the magnitude of the signal generated by the potential difference generated based on the electric field transmitted from the transmitter 210a of the component-side device 110 received by the receiver 220b of the main-body device 120 is less than a threshold value or substantially zero. , it is determined that the component is detached from the connecting portion 134 .

さらに、処理部150は、本体側装置120から取得した各種センサ140からのデータと、部品側の送信機210aに割り当てられた識別番号とを用いて、本体136に接続した状態での各部品132の状況、例えば稼働時間を算出することができる。 Furthermore, the processing unit 150 uses the data from the various sensors 140 acquired from the main body device 120 and the identification number assigned to the transmitter 210a on the part side to determine whether each component 132 is connected to the main body 136. status, such as operating hours, can be calculated.

より具体的には、処理部150は、本体136に装着されている部品132の送信機210aに割り当てられた識別信号を取得するとともに、部品132の動きを検知するセンサ140からの出力信号を取得する。処理部150は、センサ140から取得した出力信号が閾値以上である時間を積算し、この積算時間から部品132が装着された状態での、部品の稼働時間を算出することができる。これにより、処理部150は、稼働時間が規定時間を超過した場合に、部品132のメンテナンスあるいは、部品132の交換を促す警報音を発したり、表示を行ったりして、部品132を制御している作業者等に通知することができる。 More specifically, the processing unit 150 acquires an identification signal assigned to the transmitter 210a of the component 132 attached to the main body 136, and acquires an output signal from the sensor 140 that detects movement of the component 132. do. The processing unit 150 can integrate the time for which the output signal acquired from the sensor 140 is equal to or greater than the threshold value, and can calculate the operating time of the component 132 with the component 132 attached from the integrated time. As a result, when the operating time exceeds the specified time, the processing unit 150 controls the component 132 by emitting an alarm sound or displaying an alarm prompting maintenance of the component 132 or replacement of the component 132. It is possible to notify workers, etc. who are

また、処理部150は、部品132の周辺環境を検知するセンサ140(例えば温度センサや湿度センサ)からの出力信号、及び送信機210aの識別信号に基づいて、各部品132が本体136に装着された状態での稼働環境を把握することができる。これにより、処理部150は、適正な稼働環境(例えば、適正な温度、適正な湿度)で部品132による作業がなされているかを判断、監視することができる。処理部150は、部品による作業の稼働環境が適正ではない場合、作業者等に、部品132が適正な稼働環境に置かれていないことを警報音や、表示で通知することができる。 In addition, the processing unit 150 determines whether each component 132 is attached to the main body 136 based on an output signal from a sensor 140 (for example, a temperature sensor or a humidity sensor) that detects the surrounding environment of the component 132 and an identification signal from the transmitter 210a. It is possible to grasp the operating environment in the state where Accordingly, the processing unit 150 can determine and monitor whether the component 132 is working in an appropriate operating environment (for example, appropriate temperature and appropriate humidity). If the operating environment for work using the component is not appropriate, the processing unit 150 can notify the worker or the like that the component 132 is not placed in the appropriate operating environment by an alarm sound or display.

外部通信装置160は、処理部150にて取得した各部品の稼働状況等を、外部のコンピュータ(不図示)にインターネット等のネットワークを介して送信する装置である。外部管理者は、外部のコンピュータが外部通信装置160から受信した情報に基づいて、各部品132の稼働状況を一括して管理することができる。このため、外部管理者は、作業装置が動作している現場へ赴いて作業装置を定期的に点検等することなく、交換部品の発注等を適切なタイミングで行うことができる。なお、この図示例では、外部通信装置160は処理部150の上に配置されているが、これに限られるものではなく、処理部150と、外部のコンピュータ(不図示)と通信可能に接続されていればよい。 The external communication device 160 is a device that transmits the operating status of each component acquired by the processing unit 150 to an external computer (not shown) via a network such as the Internet. The external administrator can collectively manage the operation status of each component 132 based on the information received by the external computer from the external communication device 160 . Therefore, the external manager can place an order for replacement parts or the like at an appropriate timing without going to the site where the working device is operated and periodically inspecting the working device. In this illustrated example, the external communication device 160 is arranged above the processing unit 150, but is not limited to this, and is communicably connected to the processing unit 150 and an external computer (not shown). It is good if there is

本開示によると、センサ140から取得した部品132の状態を示す様々な物理量に基づいて、処理部150が部品の稼働状況を求め、作業者に通知し、あるいは外部通信装置160が外部管理者へ通知することができる。このため、作業者や、外部管理者は、本体136に接触した状態での部品132の稼働状況を把握することができ、部品132の適切な管理を行うことができる。その結果、部品の異常摩耗や過負荷に伴う不具合を減らすことができ、作業の安全性を高め、作業の効率化を図ることができる。 According to the present disclosure, based on various physical quantities indicating the state of the component 132 acquired from the sensor 140, the processing unit 150 obtains the operating status of the component and notifies the worker, or the external communication device 160 communicates with the external administrator. can be notified. Therefore, a worker or an external administrator can grasp the operation status of the component 132 while in contact with the main body 136, and can appropriately manage the component 132. FIG. As a result, it is possible to reduce troubles caused by abnormal wear of parts and overloads, thereby enhancing work safety and improving work efficiency.

なお、部品132と、接続部134と、本体136との組み合わせは様々な種類の作業装置に適用できる。電界通信システム100Bは、上述したパワーショベル(図1A)の他に、他の建機(ブルドーザ、クレーン車、ロードローラ等)や、車、電車、ロボットアーム、工具、医療機器(メス、鉗子等)などにも適用できる。 It should be noted that the combination of the part 132, the connecting portion 134, and the main body 136 can be applied to various types of working devices. The electric field communication system 100B can be used not only for the power excavator (FIG. 1A) described above, but also for other construction machines (bulldozers, crane trucks, road rollers, etc.), cars, trains, robot arms, tools, medical equipment (scalpels, forceps, etc.). ) can also be applied.

例えば、本開示の電界通信システム100Bが車に適用される場合、部品132はタイヤのホイールやドア等、接続部134は車体を構成するフレーム等、本体136は車体のコントローラである。なお、この例では、部品132と、接続部134と、本体136は別体で構成しているが、部品132と接続部134が一体で構成されてもよく、この場合一つの部品132’と本体136とが物理的に接触する。例えば、本開示の電界通信システム100が車に適用される場合、部品132’は車のドア、本体136は車のコントローラとしてもよい。部品132’に、パワーウィンドウのスイッチのセンサ140と、該センサ140からの信号を送信する送信機210aとを設ける。本体136に、該コントローラに送信機から210aの信号を受信する受信機220bを設ける。これによりパワーウィンドウの上げ下げ指示をセンサ140で検知すると、電界通信によりセンサ140からの出力信号を車のコントローラへ送信することができる。あるいは、部品132と、接続部134と、本体136とが一体となった一つの本体136’上に、部品側装置110と、本体側装置120とを配置してもよい。 For example, when the electric field communication system 100B of the present disclosure is applied to a car, the parts 132 are tire wheels, doors, etc., the connection part 134 is a frame constituting the vehicle body, etc., and the main body 136 is the controller of the vehicle body. In this example, the component 132, the connection portion 134, and the main body 136 are configured separately, but the component 132 and the connection portion 134 may be configured integrally. physical contact with body 136 . For example, if the disclosed electric field communication system 100 is applied to a car, the component 132' may be the car door and the body 136 may be the car controller. Part 132' is provided with a power window switch sensor 140 and a transmitter 210a for transmitting the signal from the sensor 140. FIG. The body 136 is provided with a receiver 220b for receiving the signal of 210a from the transmitter in the controller. As a result, when the sensor 140 detects an instruction to raise or lower the power window, an output signal from the sensor 140 can be transmitted to the controller of the vehicle by electric field communication. Alternatively, the component-side device 110 and the main body-side device 120 may be arranged on a single main body 136 ′ in which the component 132 , the connecting portion 134 and the main body 136 are integrated.

また、例えば、本開示の電界通信システム100がロボットアームに適用される場合、部品132はロボットアームの先端に取り付けられるロボットハンドなどの先端ツール、接続部134はロボットアーム、本体136がロボットアームの台座である。 Further, for example, when the electric field communication system 100 of the present disclosure is applied to a robot arm, the part 132 is a tip tool such as a robot hand attached to the tip of the robot arm, the connection part 134 is the robot arm, and the main body 136 is the robot arm. It is a pedestal.

さらに、例えば、本開示の電界通信システム100が電動工具に適用される場合、部品132は、工具のアーム先端に取り付けられたアタッチメント、接続部134は工具のアームであり、本体136は工具の本体である。 Furthermore, for example, when the electric field communication system 100 of the present disclosure is applied to a power tool, the part 132 is an attachment attached to the tip of the arm of the tool, the connection part 134 is the arm of the tool, and the main body 136 is the main body of the tool. is.

図1Cは、本開示の一実施形態にかかる電界通信システム100Cの全体構成図である。電界通信システム100Cは、部品側装置110が、送信機210aに加えて受信機220aを、本体側装置120が、受信機220bに加えて送信機210bを備える点で、図1Bに示した電界通信システム100Bと異なる。以下では図1Bにおいて既に説明した構成について説明を省略する。 FIG. 1C is an overall configuration diagram of an electric field communication system 100C according to an embodiment of the present disclosure. The electric field communication system 100C has the electric field communication shown in FIG. Differs from system 100B. The description of the configuration already described with reference to FIG. 1B will be omitted below.

部品側装置110の受信機220aは本体側装置120の送信機210bから信号を受信する。部品側の受信機220aは、一例として、送信機210bから送信された部品132を制御する信号、例えばセンサ140に対するセンサ情報の送信要求信号を受信する。 The receiver 220 a of the component-side device 110 receives a signal from the transmitter 210 b of the main-body device 120 . The receiver 220a on the component side receives, for example, a signal for controlling the component 132 transmitted from the transmitter 210b, for example, a sensor information transmission request signal for the sensor 140. FIG.

本体側装置120の送信機210bは、部品側装置110の受信機220aへ信号を送信する。なお、図1Bや、図1Cに示す電界通信システム100B、100Cは例示であって、電界通信システムの構成はこれに限られない。一例として、電界通信システム100は、受信機220aを備える部品側装置110と、送信機210bを備える本体側装置120で構成されてもよい。 The transmitter 210 b of the main body device 120 transmits a signal to the receiver 220 a of the component device 110 . Note that the electric field communication systems 100B and 100C shown in FIG. 1B and FIG. 1C are examples, and the configuration of the electric field communication system is not limited to this. As an example, the electric field communication system 100 may be composed of a component side device 110 having a receiver 220a and a main body side device 120 having a transmitter 210b.

<第1実施形態>
図2は、電界通信システム100C(図1C)の第1実施形態に係る構成を示す概略図である。以下、図2を参照して、第1実施形態に係る電界通信システム200の通信原理を概略的に説明する。図2に示す電界通信システム200は、部品側装置110(図1C)の送信機210a(図1C)と、本体側装置120(図1C)の受信機220b(図1C)との通信、あるいは、部品側装置110の受信機220a(図1C)と、本体側装置120の送信機210b(図1C)との間の通信を、通信媒体130を介して電界通信するシステムである。以下では、部品側装置の送信機210a、本体側装置の送信機210bを単に送信機210と総称し、部品側装置の受信機220aと本体側装置の受信機220bを単に受信機220と総称することがある。
<First Embodiment>
FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration according to the first embodiment of the electric field communication system 100C (FIG. 1C). Hereinafter, the communication principle of the electric field communication system 200 according to the first embodiment will be schematically described with reference to FIG. The electric field communication system 200 shown in FIG. 2 communicates between the transmitter 210a (FIG. 1C) of the component-side device 110 (FIG. 1C) and the receiver 220b (FIG. 1C) of the main body-side device 120 (FIG. 1C), or This system performs electric field communication via a communication medium 130 for communication between a receiver 220a (FIG. 1C) of a component-side device 110 and a transmitter 210b (FIG. 1C) of a main body-side device 120. FIG. Hereinafter, the transmitter 210a of the component-side device and the transmitter 210b of the main body-side device are collectively referred to as the transmitter 210, and the receiver 220a of the component-side device and the receiver 220b of the main body-side device are simply referred to as the receiver 220. Sometimes.

送信機210は第1電極212と、第1電極212に平行に配置される第2電極214と、これら各電極に接続され、これら電極の間に設けられた電界通信用の送信回路216とで主に構成される。第1電極212は、送信回路216の信号側に接続され、第2電極214は、送信回路216のグランド側に接続される。本開示において、送信回路216の信号側に接続された電極を信号電極、送信回路216のグランド側に接続された電極をグランド電極と称する。第1電極212と、第2電極214と、送信回路216とは絶縁体で構成した1つの筐体内に具備される。第1電極212は、通信媒体130側の、筐体内の一方の内表面に配置され、第2電極214は、筐体内の他方の内側面に配置される。第2電極214の第1電極212に対向する面と反対側の面は、送信機210周辺の空間を向いている。第1電極212と、第2電極214は、好ましくはほぼ同一の大きさや形状を有しており、それぞれ電界通信のための十分な面積の平面体の形状を有する。第1電極212と、第2電極214は、例えば矩形である。 The transmitter 210 includes a first electrode 212, a second electrode 214 arranged parallel to the first electrode 212, and a transmission circuit 216 for electric field communication connected to each of these electrodes and provided between these electrodes. Mainly composed of The first electrode 212 is connected to the signal side of the transmission circuit 216 and the second electrode 214 is connected to the ground side of the transmission circuit 216 . In the present disclosure, an electrode connected to the signal side of the transmission circuit 216 is called a signal electrode, and an electrode connected to the ground side of the transmission circuit 216 is called a ground electrode. The first electrode 212, the second electrode 214, and the transmission circuit 216 are provided in one housing made of an insulator. A first electrode 212 is disposed on one inner surface within the housing, facing the communication medium 130, and a second electrode 214 is disposed on the other inner surface within the housing. The surface of the second electrode 214 opposite to the surface facing the first electrode 212 faces the space around the transmitter 210 . The first electrode 212 and the second electrode 214 preferably have substantially the same size and shape, each having a planar shape with sufficient area for electric field communication. The first electrode 212 and the second electrode 214 are rectangular, for example.

受信機220は第3電極222と、第3電極222と平行に配置される第4電極224と、それら各電極に接続され、これら電極の間に設けられた電界通信用の受信回路226とで主に構成される。第3電極222は、受信回路226の信号側に接続され、第4電極224は、受信回路226のグランド側に接続される。本開示において、受信回路226の信号側に接続された電極を信号電極、受信回路226のグランド側に接続された電極をグランド電極と称する。第3電極222と、第4電極224と受信回路226とは絶縁体で構成した1つの筐体内に具備される。第3電極222は、通信媒体130側の、筐体内の一方の内表面に配置されている。第4電極224は、筐体内の他方の内表面に配置され、第4電極224の第3電極222に対向する面と反対側の面は、受信機220周辺の空間を向いている。第3電極222と、第4電極224は、好ましくはほぼ同一の大きさや形状を有しており、それぞれ電界通信のための十分な面積の平面体の形状を有する。第3電極222と、第4電極224は、例えば矩形である。 The receiver 220 includes a third electrode 222, a fourth electrode 224 arranged parallel to the third electrode 222, and a receiving circuit 226 for electric field communication connected to each of these electrodes and provided between these electrodes. Mainly composed of The third electrode 222 is connected to the signal side of the receiving circuit 226 and the fourth electrode 224 is connected to the ground side of the receiving circuit 226 . In the present disclosure, an electrode connected to the signal side of the receiving circuit 226 is called a signal electrode, and an electrode connected to the ground side of the receiving circuit 226 is called a ground electrode. The third electrode 222, the fourth electrode 224, and the receiving circuit 226 are provided in one housing made of an insulator. The third electrode 222 is arranged on one inner surface of the housing on the side of the communication medium 130 . The fourth electrode 224 is arranged on the other inner surface of the housing, and the surface of the fourth electrode 224 opposite to the surface facing the third electrode 222 faces the space around the receiver 220 . The third electrode 222 and the fourth electrode 224 preferably have substantially the same size and shape, each having a planar shape with a sufficient area for electric field communication. The third electrode 222 and the fourth electrode 224 are rectangular, for example.

送信機210(送信回路216)は、センサ140(図1Aから図1C)からの出力信号等を、受信機220側に送信したい電気信号へ変調し、この電気信号を、第1電極212及び第2電極214間において時間変化する電圧として出力する。例えば、送信機210は、センサ140(図1C)から取得した信号を、アナログ/デジタル(A/D)変換し、この変換されたデジタル信号を、第1電極212と、第2電極214との間において時間変化する電圧(例えばASK変調信号)として出力する。すると、第1電極212及び第2電極214の間に電位差が生じ電界が発生する。この電界が、通信媒体130を介して受信機220に伝達される。受信機220は、送信機210が発生した電界内に配置されており、この発生した電界により受信機220の第3電極222と第4電極224との間に電位差が生じると、受信回路226これを検知して、復調することで、送信機210から送信されたデータを得ることができる。 Transmitter 210 (transmitting circuit 216) modulates an output signal or the like from sensor 140 (FIGS. 1A to 1C) into an electrical signal to be transmitted to receiver 220, and transmits this electrical signal to first electrode 212 and second electrode. It is output as a time-varying voltage across the two electrodes 214 . For example, transmitter 210 may analog-to-digital (A/D) convert signals obtained from sensor 140 (FIG. 1C) and transmit the converted digital signals to first electrode 212 and second electrode 214. It is output as a time-varying voltage (for example, an ASK modulated signal). Then, a potential difference is generated between the first electrode 212 and the second electrode 214 to generate an electric field. This electric field is transmitted to receiver 220 via communication medium 130 . The receiver 220 is placed within the electric field generated by the transmitter 210, and when the generated electric field creates a potential difference between the third electrode 222 and the fourth electrode 224 of the receiver 220, the receiver circuit 226 is detected and demodulated, the data transmitted from the transmitter 210 can be obtained.

送信機210は、内部に、送信回路216を動作させるための電力を供給するための内部電源218を備えてもよい。内部電源218は、例えば、部品132の振動によるエネルギで電力を発電する振動発電機や、太陽光で発電するソーラー発電機、バッテリである。バッテリは、例えば、本体側装置120から伝達された電界により蓄電するバッテリでもよい。本開示の電界通信システム200によると、電界を伝達することにより、送信機210と、受信機220との間でデータの送受信を行うのではなく、データの送受信に代えて、電力の送受を行うことができる。これにより、一例として、本体側装置120の送信機210b(図1C)から部品側装置110の受信機220a(図1C)に電力を送ることで、部品側装置110のバッテリ等の電源が不要となる。また部品側装置110の内部電源が2次電池等の場合は、電界を伝達することにより、この2次電池の充電が可能となる。なお、受信機220も、送信機210と同様に、内部電源228を備えてもよい。 Transmitter 210 may include internal power supply 218 for providing power to operate transmitter circuitry 216 therein. The internal power source 218 is, for example, a vibration power generator that generates electric power using energy generated by vibration of the component 132, a solar power generator that generates power using sunlight, or a battery. The battery may be, for example, a battery that is charged by an electric field transmitted from the main body device 120 . According to the electric field communication system 200 of the present disclosure, by transmitting an electric field, instead of transmitting and receiving data between the transmitter 210 and the receiver 220, power is transmitted and received instead of transmitting and receiving data. be able to. As an example, by transmitting power from the transmitter 210b (FIG. 1C) of the main body device 120 to the receiver 220a (FIG. 1C) of the component device 110, the component device 110 does not need a power source such as a battery. Become. Also, if the internal power source of the component-side device 110 is a secondary battery or the like, the secondary battery can be charged by transmitting an electric field. Note that the receiver 220 may also include an internal power supply 228, like the transmitter 210. FIG.

図3は、本開示の一実施形態による図2に示す電界通信システム200の構成例を示す図である。図3に示す電界通信システム300は、図2に示す電界通信システム200と同様に、送信機210と、受信機220と、通信媒体130とを備える。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the electric field communication system 200 shown in FIG. 2 according to an embodiment of the present disclosure. The electric field communication system 300 shown in FIG. 3 includes a transmitter 210, a receiver 220, and a communication medium 130, like the electric field communication system 200 shown in FIG.

送信機210は、第1電極212と、第2電極214を備える。第1電極212は、通信媒体130と結合容量を介して接続され、第2電極214は大地グランド302、及び通信媒体130と結合容量を介して接続される。C1は、第2電極214と大地グランド302との間の静電容量、C2は第1電極212と第2電極214との間の静電容量、C3は第2電極214と通信媒体130との間の静電容量、C4は、第1電極212と通信媒体130との間の静電容量である。例えば、通信媒体130を構成する部品132(図1C)が、通信媒体130を構成する接続部134(図1C)から外れると、静電容量C4が小さくなり、送信機210と通信媒体130との電気的な結合が弱くなる。このため、送信機210と受信機220との間の電界が伝達されにくく、あるいは伝達されなくなる。 Transmitter 210 comprises a first electrode 212 and a second electrode 214 . The first electrode 212 is coupled with the communication medium 130 through a coupling capacitance, and the second electrode 214 is coupled with the earth ground 302 and the communication medium 130 through a coupling capacitance. C1 is the capacitance between the second electrode 214 and earth ground 302, C2 is the capacitance between the first electrode 212 and the second electrode 214, and C3 is the capacitance between the second electrode 214 and the communication medium 130. The capacitance between, C4 is the capacitance between the first electrode 212 and the communication medium 130 . For example, when a part 132 (FIG. 1C) forming the communication medium 130 is detached from a connecting portion 134 (FIG. 1C) forming the communication medium 130, the electrostatic capacitance C4 becomes small, and the connection between the transmitter 210 and the communication medium 130 is reduced. Weak electrical coupling. Therefore, the electric field between the transmitter 210 and the receiver 220 is difficult or not transmitted.

受信機220は、第3電極222と第4電極224と、受信回路226とを備える。第3電極222は、受信機220に接触する通信媒体130と結合容量を介して接続され、第4電極224は、大地グランド302、及び通信媒体130と結合容量を介して接続される。また、第4電極224は、受信回路226のバッテリグランドと結合し、その結果、通信媒体130と導通している。C5は通信媒体130の大地グランド302に対する静電容量、C6は第4電極224と通信媒体130との間の静電容量、C7は第3電極222と第4電極との間の静電容量、C8は第2電極214と第4電極224との間の静電容量、C9は第4電極224と大地グランド302との間の静電容量、C10は第3電極222と通信媒体130との間の静電容量である。受信回路226の信号側に第3電極222が接続され、受信回路226のグランド側に第4電極224が接続される。受信機220の第4電極224を、大地グランド302を介して静電結合し、及び送信機210の第2電極214を、大地グランド302を介して静電結合し、大地グランド302を帰還伝送路として利用する。 Receiver 220 comprises a third electrode 222 , a fourth electrode 224 and a receiver circuit 226 . The third electrode 222 is coupled via coupling capacitance with the communication medium 130 in contact with the receiver 220 and the fourth electrode 224 is coupled via coupling capacitance with earth ground 302 and the communication medium 130 . The fourth electrode 224 is also coupled to the battery ground of the receiver circuit 226 and, as a result, is in communication with the communication medium 130 . C5 is the capacitance of the communication medium 130 to earth ground 302, C6 is the capacitance between the fourth electrode 224 and the communication medium 130, C7 is the capacitance between the third electrode 222 and the fourth electrode, C8 is the capacitance between the second electrode 214 and the fourth electrode 224, C9 is the capacitance between the fourth electrode 224 and earth ground 302, and C10 is the capacitance between the third electrode 222 and the communication medium 130. is the capacitance of A third electrode 222 is connected to the signal side of the receiving circuit 226 and a fourth electrode 224 is connected to the ground side of the receiving circuit 226 . The fourth electrode 224 of receiver 220 is capacitively coupled through earth ground 302, and the second electrode 214 of transmitter 210 is capacitively coupled through earth ground 302, earth ground 302 being the return transmission line. Use as

通信媒体130は、受信回路226のバッテリグランドと接続されており、抵抗RとインダクタンスLの集中定数で表すことができる。 The communication medium 130 is connected to the battery ground of the receiving circuit 226 and can be represented by a lumped constant of resistance R and inductance L.

図4Aから図4Eは、図3に示す電界通信システム300に示す各点(P1、P2、P3、P4、P5)における電圧の時間変化を例示するグラフである。図4Aは、送信機210の第1電極212(送信側信号電極、P1)における電圧、図4Bは、受信機220の第4電極224(受信側グランド電極、P2)における電圧と、大地グランド302に対するバッテリグランド(P3)における電圧、図4Cは、受信機220の第3電極222(受信側信号電極、P4)における電圧をそれぞれ示す。図4Dは、P2における電圧と、P4における電圧の両方を示した図である。図4Eは、P5、すなわち受信回路226における受信信号の電圧の時間変化を示し、これは図4Dに示すP2の電圧と、P4の電圧の電位差に相当する。 FIGS. 4A to 4E are graphs illustrating temporal changes in voltage at each point (P1, P2, P3, P4, P5) shown in the electric field communication system 300 shown in FIG. 4A shows the voltage at the first electrode 212 (transmitting signal electrode, P1) of the transmitter 210, and FIG. 4B shows the voltage at the fourth electrode 224 (receiving ground electrode, P2) of the receiver 220 and earth ground 302 4C shows the voltage at the third electrode 222 (receiver signal electrode, P4) of the receiver 220, respectively. FIG. 4D shows both the voltage at P2 and the voltage at P4. FIG. 4E shows the change over time of P5, that is, the voltage of the received signal in the receiving circuit 226, which corresponds to the potential difference between the voltages of P2 and P4 shown in FIG. 4D.

図3に示すように、電界通信システム300では、受信回路226の第4電極224と通信媒体130とが受信回路226を経由して導通(240)される。これにより、第3電極222と、第4電極との電位差が減少する。図4Bに示す受信機220のグランド電極(第4電極224)における電位P2と、図4Cに示す受信機220の信号電極(第3電極222)における電位P4とは、同相でかつ振幅が同程度になる。したがって、図4Eに示すように、受信機信号電極(第3電極222)における電位P4と受信機グランド電極(第4電極224)における電位P2との間の電位差は生じるものの、その電位差は大きくはない。 As shown in FIG. 3 , in the electric field communication system 300 , the fourth electrode 224 of the receiving circuit 226 and the communication medium 130 are electrically connected ( 240 ) via the receiving circuit 226 . This reduces the potential difference between the third electrode 222 and the fourth electrode. The potential P2 at the ground electrode (fourth electrode 224) of the receiver 220 shown in FIG. 4B and the potential P4 at the signal electrode (third electrode 222) of the receiver 220 shown in FIG. 4C have the same phase and approximately the same amplitude. become. Therefore, as shown in FIG. 4E, although there is a potential difference between the potential P4 at the receiver signal electrode (third electrode 222) and the potential P2 at the receiver ground electrode (fourth electrode 224), the potential difference is not large. do not have.

<第2実施形態>
図5は、本開示の第2実施形態に係る構成を示す概略図である。図5に示す電界通信システム500は、図2に示す電界通信システム200と、受信機220’の構成が異なる点を除いて同じである。
<Second embodiment>
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration according to the second embodiment of the present disclosure. The electric field communication system 500 shown in FIG. 5 is the same as the electric field communication system 200 shown in FIG. 2 except that the configuration of the receiver 220' is different.

図5に示す送信機210は、図2において説明した送信機210と同様に構成されるからここでは説明を省略する。図5に示す受信機220’は、第3電極222と、第3電極222と平行に配置される第4電極224と、それら各電極に接続され、これら電極の間に設けられた電界通信用の受信回路226とで主に構成される。第3電極222は、受信回路226の信号側に接続され、第4電極224は、受信回路226のグランド側に接続される。第3電極222と、第4電極224と、受信回路226とは、絶縁体で構成した1つの筐体内に具備される。第3電極222は、筐体内の一方の内表面に配置されており、第3電極222の第4電極に対抗する面と反対側の面は、受信機220’周辺の空間を向いている。第4電極224は、通信媒体130側の筐体内の内表面に配置される。第4電極224は、受信回路226のバッテリグランドと結合し、その結果、通信媒体130と導通している。あるいは、第4電極224は導体(導線や、金属のネジ等)を介して通信媒体130と直接導通(240)してもよい。 The transmitter 210 shown in FIG. 5 is configured in the same manner as the transmitter 210 described with reference to FIG. 2, so description thereof will be omitted here. The receiver 220′ shown in FIG. 5 includes a third electrode 222, a fourth electrode 224 arranged in parallel with the third electrode 222, and an electric field communication electrode connected to each of these electrodes and provided between these electrodes. , and a receiving circuit 226. The third electrode 222 is connected to the signal side of the receiving circuit 226 and the fourth electrode 224 is connected to the ground side of the receiving circuit 226 . The third electrode 222, the fourth electrode 224, and the receiving circuit 226 are provided in one housing made of an insulator. The third electrode 222 is arranged on one inner surface of the housing, and the surface opposite to the surface facing the fourth electrode of the third electrode 222 faces the space around the receiver 220'. The fourth electrode 224 is arranged on the inner surface inside the housing on the side of the communication medium 130 . A fourth electrode 224 is coupled to the battery ground of the receiver circuit 226 and, as a result, is in communication with the communication medium 130 . Alternatively, the fourth electrode 224 may be in direct communication (240) with the communication medium 130 via a conductor (wire, metal screw, etc.).

図6は、本開示の一実施形態による図5に示す電界通信システム500の構成例を示す図である。図6に示す電界通信システム600の送信機210と、受信機220’と、通信媒体130は、それぞれ、図5に示す電界通信システム500の、送信機210と、受信機220’と、通信媒体130とに対応する。 FIG. 6 is a diagram showing a configuration example of the electric field communication system 500 shown in FIG. 5 according to an embodiment of the present disclosure. Transmitter 210, receiver 220', and communication medium 130 of electric field communication system 600 shown in FIG. 130.

図6に示す送信機210は、図3において既に説明した送信機210と同様に構成されるから説明を省略する。図6に示す受信機220’は、第3電極222と第4電極224と、受信回路226とを備える。第3電極222は、受信機220に接触する通信媒体130、及び大地グランド302と結合容量を介して接続される。第4電極224は、通信媒体130と導通している。C6’は第3電極222と通信媒体130との間の静電容量、C7は第3電極222と第4電極との間の静電容量、C8’は第2電極214と第3電極222との間の静電容量、C9’は第3電極222と大地グランド302との間の静電容量である。受信機220の第3電極222を、大地グランド302を介して静電結合し、及び送信機210の第2電極214を、大地グランド302を介して静電結合し、大地グランド302を帰還伝送路として利用する。 The transmitter 210 shown in FIG. 6 is configured in the same manner as the transmitter 210 already described with reference to FIG. 3, so description thereof will be omitted. The receiver 220 ′ shown in FIG. 6 comprises a third electrode 222 , a fourth electrode 224 and a receiver circuit 226 . The third electrode 222 is connected to the communication medium 130 contacting the receiver 220 and the earth ground 302 via coupling capacitance. The fourth electrode 224 is in electrical continuity with the communication medium 130 . C6' is the capacitance between the third electrode 222 and the communication medium 130, C7 is the capacitance between the third electrode 222 and the fourth electrode, and C8' is the capacitance between the second electrode 214 and the third electrode 222. , C 9 ′ is the capacitance between the third electrode 222 and earth ground 302 . The third electrode 222 of receiver 220 is capacitively coupled through earth ground 302 and the second electrode 214 of transmitter 210 is capacitively coupled through earth ground 302, earth ground 302 being the return transmission line. Use as

本実施形態における電界通信システム600の特徴の一つは、第4電極224を通信媒体130側に配置することである。第4電極224を通信媒体130側に配置することで、図7Aから図7Eを参照して以下に説明するように、受信機220側の第4電極224(グランド電極)と第3電極222(信号電極)との間の電位差を大きくし、受信回路226に入力する信号の振幅を大きくすることができる。 One of the features of the electric field communication system 600 in this embodiment is that the fourth electrode 224 is arranged on the communication medium 130 side. By placing the fourth electrode 224 on the communication medium 130 side, the fourth electrode 224 (the ground electrode) and the third electrode 222 (the signal electrode), the amplitude of the signal input to the receiving circuit 226 can be increased.

図7Aから図7Eは、図6に示す電界通信システム600に示す各点(P1、P2、P3、P4、P5)における電圧の時間変化を例示するグラフである。図7Aは、送信機210の第1電極212(送信機信号電極、P1)における電圧、図7Bは、受信機220の第4電極224(受信側グランド電極、P2)における電圧、及び大地グランド302に対するバッテリグランド(P3)の電圧、図7Cは、受信機220の第3電極222(受信側信号電極、P4)における電圧をそれぞれ示す。図7Dは、P2における電圧と、P4における電圧の両方を示した図である。図4Eは、受信回路226(P5)における受信信号の電圧の時間変化を示し、これは図7Dに示すP2における電圧と、P4における電圧の電位差に相当する。 7A to 7E are graphs illustrating changes in voltage over time at each point (P1, P2, P3, P4, P5) shown in the electric field communication system 600 shown in FIG. 7A is the voltage at the first electrode 212 (transmitter signal electrode, P1) of the transmitter 210; FIG. 7B is the voltage at the fourth electrode 224 (receiver ground electrode, P2) of the receiver 220; 7C shows the voltage at the third electrode 222 (receiver signal electrode, P4) of the receiver 220, respectively. FIG. 7D shows both the voltage at P2 and the voltage at P4. FIG. 4E shows the time variation of the voltage of the received signal at the receiving circuit 226 (P5), which corresponds to the potential difference between the voltage at P2 and the voltage at P4 shown in FIG. 7D.

図7Cに示す第3電極222(受信機信号電極、P4)における電圧は、図4Cに示す第3電極222(受信機信号電極、P4)における電圧よりも振幅が小さい。これは、図3に示す構成よりも図6の構成では第3電極222が、通信媒体130から遠いため、通信媒体130と第3電極222との間の容量結合が小さくなり、第3電極222(受信機信号電極)に入る信号の振幅が小さくなるためである。従って、図7Eに示すように、第4電極224(受信機グランド電極)を通信媒体130に導通したときの、受信機グランド電極における電圧と、受信機信号電極における電圧の電位差は、図4Eに示す電位差よりも大きくなる。その結果、受信回路226に入力する信号を大きくできる。 The voltage at the third electrode 222 (receiver signal electrode, P4) shown in FIG. 7C has a smaller amplitude than the voltage at the third electrode 222 (receiver signal electrode, P4) shown in FIG. 4C. This is because the third electrode 222 is farther from the communication medium 130 in the configuration of FIG. 6 than the configuration shown in FIG. This is because the amplitude of the signal entering (the receiver signal electrode) is reduced. Therefore, as shown in FIG. 7E, the potential difference between the voltage at the receiver ground electrode and the voltage at the receiver signal electrode when the fourth electrode 224 (receiver ground electrode) is conductive to the communication medium 130 is shown in FIG. greater than the potential difference shown. As a result, the signal input to the receiving circuit 226 can be increased.

図8は、図6に示す電界通信システム600の等価回路の例である。図8における信号源802及び静電容量C2は、図6の送信機210に対応する。図8に例示する受信回路226は、シングルエンド出力アンプであり、第4電極224は、受信回路226のグランド側に接続されている。なお、受信回路226は、差動アンプであってもよい。 FIG. 8 is an example of an equivalent circuit of the electric field communication system 600 shown in FIG. Signal source 802 and capacitance C2 in FIG. 8 correspond to transmitter 210 in FIG. The receiver circuit 226 illustrated in FIG. 8 is a single-ended output amplifier, and the fourth electrode 224 is connected to the ground side of the receiver circuit 226 . Note that the receiving circuit 226 may be a differential amplifier.

本開示の電界通信システム800の特徴の一つは、図6に関する説明で上述したように、第4電極224を通信媒体130側に配置することである。このように構成することで、第4電極224と第3電極222との間の電位差が大きくなり、受信回路226に入力される信号を大きくすることができる。第1実施形態に係る構成と、第2実施形態に対応する構成を実際に構築し、両者で受信機220から出力される信号の大きさを実験により比較した。以下、図9及び図10を参照して実験の構成を、図11を参照して実験結果について説明する。 One of the features of the electric field communication system 800 of the present disclosure is the placement of the fourth electrode 224 on the communication medium 130 side, as described above in the description of FIG. With this configuration, the potential difference between the fourth electrode 224 and the third electrode 222 is increased, and the signal input to the receiving circuit 226 can be increased. The configuration according to the first embodiment and the configuration corresponding to the second embodiment were actually constructed, and the magnitudes of the signals output from the receiver 220 were compared by experiments. The configuration of the experiment will be described below with reference to FIGS. 9 and 10, and the experimental results with reference to FIG.

図9は、本開示の一実施形態における実験構成900を概略的に示す図である。実験構成900の受信機220は、第3電極222、第4電極224、受信回路226、電気/光変換器910を備える。本実験では、スペクトルアナライザ(SPA)930を用いて、送信機210から受信機220、220’(以下、受信機220、220’を受信機220と総称することがある。)へ伝達され、受信機220から出力される信号を計測した。電気/光変換器(E/O)910、光/電気変換器(O/E)920は、受信回路226と、SPA930との間の高周波干渉を防ぐためのものであり、絶縁体である筐体の中に配置されている。 FIG. 9 schematically illustrates an experimental setup 900 in one embodiment of the present disclosure. Receiver 220 of experimental setup 900 comprises third electrode 222 , fourth electrode 224 , receiver circuit 226 and electrical/optical converter 910 . In this experiment, a spectrum analyzer (SPA) 930 was used to transmit from the transmitter 210 to the receivers 220 and 220' (hereinafter, the receivers 220 and 220' may be collectively referred to as the receiver 220), and received. The signal output from the machine 220 was measured. An electrical/optical converter (E/O) 910 and an optical/electrical converter (O/E) 920 are for preventing high-frequency interference between the receiving circuit 226 and the SPA 930, and are insulating housings. placed in the body.

図10A及び図10Bは、それぞれ図9に示す実験構成の断面図である。図10Aは第3電極222(受信機信号電極)を通信媒体130側に配置しており、図3に示す第1実施形態に係るシステム300に対応する。図10Bは第4電極224(受信機グランド電極)を通信媒体130と導通し、かつ通信媒体130側に配置しており、図6に示す第2実施形態に係るシステム600に対応する。実験では、図10Aの構成、図10Bの構成のそれぞれにおいて、スペクトルアナライザ930を用いて受信機220、220’側における出力信号のグラフを得た。得られた出力信号のグラフから、出力信号強度を解析した結果、受信機220側における出力信号強度は、図10Aの構成では-61.17dBm、図10Bの構成では-41.76dBmとなり、図10Bの構成の方が、受信機側で得られる信号レベルが高くなった。 10A and 10B are cross-sectional views of the experimental setup shown in FIG. 9, respectively. FIG. 10A arranges the third electrode 222 (receiver signal electrode) on the communication medium 130 side and corresponds to the system 300 according to the first embodiment shown in FIG. FIG. 10B corresponds to the system 600 according to the second embodiment shown in FIG. 6, with the fourth electrode 224 (receiver ground electrode) in communication with and on the side of the communication medium 130 . In the experiment, graphs of the output signals at the receivers 220 and 220' were obtained using the spectrum analyzer 930 in each of the configurations of FIGS. 10A and 10B. As a result of analyzing the output signal strength from the graph of the obtained output signal, the output signal strength on the receiver 220 side was −61.17 dBm in the configuration of FIG. 10A and −41.76 dBm in the configuration of FIG. 10B. , the signal level obtained at the receiver side was higher.

図11は、本開示の一実施形態における実験構成1100を概略的に示した図である。実験構成1100の送信機210は第1電極212、第2電極214を備え、受信機220(220’)は、第3電極222、第4電極224を備える。本実験では、各電極(第1電極212、第2電極214、第3電極222、第4電極224)にそれぞれオシロスコープ1102の信号線を接続して、受信機220の第3電極222、及び第4電極224において受信される出力電圧波形の時間変化を観測した。、 FIG. 11 is a schematic illustration of an experimental setup 1100 in accordance with one embodiment of the present disclosure. Transmitter 210 of experimental configuration 1100 comprises first electrode 212 , second electrode 214 and receiver 220 ( 220 ′) comprises third electrode 222 , fourth electrode 224 . In this experiment, a signal line of an oscilloscope 1102 was connected to each electrode (first electrode 212, second electrode 214, third electrode 222, and fourth electrode 224), and the third electrode 222 and the third electrode 222 of the receiver 220 The change over time of the output voltage waveform received at the four electrodes 224 was observed. ,

図12A、図12B、及び図12Cは、いずれも図11に示す実験構成1100に対応する構成の簡略図である。図12A及び図12Bでは第3電極222(受信機信号電極)を通信媒体130側に配置しており、図3に示す第1実施形態に係るシステム300に対応する。なお、図12Bの受信機220は、第4電極224(受信機グランド電極)が通信媒体130に導通している点で図12Aに示す受信機220と異なる。図12Bの受信機220の構成は、図12Aの受信機220’’の構成よりも実運用での構成に近い。すなわち、本開示の構成をパワーショベルに適用した場合には、受信回路226のバッテリグランドと、通信媒体130であるパワーショベルのフレーム部分が、受信回路226を経由して導通されており、結果として第4電極224が通信媒体130と導通する。図12Cは第4電極224(受信機グランド電極)を通信媒体130側に配置し、かつ通信媒体130と導通して配置しており、図6に示す第2実施形態に係るシステム600に対応する。 12A, 12B, and 12C are all simplified diagrams of configurations corresponding to experimental configuration 1100 shown in FIG. 12A and 12B, the third electrode 222 (receiver signal electrode) is arranged on the communication medium 130 side, and corresponds to the system 300 according to the first embodiment shown in FIG. 12B differs from the receiver 220 shown in FIG. 12A in that the fourth electrode 224 (receiver ground electrode) is electrically connected to the communication medium 130 . The configuration of the receiver 220 in FIG. 12B is closer to the actual configuration than the configuration of the receiver 220'' in FIG. 12A. That is, when the configuration of the present disclosure is applied to a power shovel, the battery ground of the receiving circuit 226 and the frame portion of the power shovel, which is the communication medium 130, are electrically connected via the receiving circuit 226, and as a result A fourth electrode 224 conducts with the communication medium 130 . 12C corresponds to the system 600 according to the second embodiment shown in FIG. 6, in which the fourth electrode 224 (receiver ground electrode) is arranged on the side of the communication medium 130 and in communication with the communication medium 130. FIG. .

図13Aは図12Aの構成、図13Bは図12Bの構成、図13Cは図12Cの構成をシミュレーションした結果得られた、出力信号の波形の一部をそれぞれ示す。図13A、図13B、図13Cに示すグラフにおいて、濃色は第4電極224(受信機グランド電極、P2)における電位の時間変化、薄色は第3電極222(受信機信号電極、P4)における電位における時間変化を示す。 13A, 13B, and 13C respectively show part of the output signal waveform obtained as a result of simulating the configuration of FIG. 12A, the configuration of FIG. 12B, and the configuration of FIG. 12C. In the graphs shown in FIGS. 13A, 13B, and 13C, dark colors indicate changes over time in the potential at the fourth electrode 224 (receiver ground electrode, P2), and light colors indicate changes at the third electrode 222 (receiver signal electrode, P4). Figure 2 shows the time change in potential.

シミュレーション結果によると、図13Bに示す第3電極222における電位と第4電極224における電位との差の方が、図13Aに示す第3電極222における電位と第4電極224における電位との差よりも小さい。これは、図12Bの構成では、第4電極224が通信媒体130と導通することで、第4電極224(グランド電極)における電圧が大きくなり、第3電極222と、第4電極との電位差が減少するためである。 According to the simulation results, the potential difference between the third electrode 222 and the fourth electrode 224 shown in FIG. 13B is larger than the potential difference between the third electrode 222 and the fourth electrode 224 shown in FIG. 13A. is also small. This is because, in the configuration of FIG. 12B, the fourth electrode 224 is electrically connected to the communication medium 130, so that the voltage at the fourth electrode 224 (ground electrode) increases and the potential difference between the third electrode 222 and the fourth electrode increases. This is because it decreases.

また、シミュレーション結果によると、図13Cに示す第3電極222における電圧と第4電極224における電圧の電位差の方が、図13Bに示す、第3電極222における電圧と第4電極224における電圧の電位差よりも大きい。これは、図12Cに示すように、第4電極224を通信媒体側に配置し、第3電極222を通信媒体130側から離れて配置することで、通信媒体130と第3電極222との間の容量結合が小さくなり、第3電極222における電圧の振幅が小さくなった結果、第4電極224との電位差が大きくなるためである。 Further, according to the simulation results, the potential difference between the voltage at the third electrode 222 and the voltage at the fourth electrode 224 shown in FIG. 13C is higher than that between the voltage at the third electrode 222 and the voltage at the fourth electrode 224 shown in FIG. bigger than As shown in FIG. 12C, by arranging the fourth electrode 224 on the side of the communication medium and arranging the third electrode 222 away from the side of the communication medium 130, a This is because the capacitive coupling between the third electrode 222 and the fourth electrode 224 is increased as a result of the decrease in the amplitude of the voltage at the third electrode 222 .

本開示によると、図12Cに示すように、第4電極224を通信媒体130側に配置することで、図12Aや図12Bに示すように第3電極222を通信媒体130側に配置する構成よりも、第4電極224における電位P2と第3電極222における電位P4との間の電位差を大きくし、送信機210と受信機220との間の通信効率を高めることができる。 According to the present disclosure, by arranging the fourth electrode 224 on the communication medium 130 side as shown in FIG. Also, the potential difference between the potential P2 at the fourth electrode 224 and the potential P4 at the third electrode 222 can be increased, and the communication efficiency between the transmitter 210 and the receiver 220 can be improved.

<第3実施形態>
図14は、本開示の一実施形態による電界通信システム1400の構成例を示す図である。電界通信システム1400は、図3に示す電界通信システム300と同様に、送信機210と、受信機220と、通信媒体130とを備えるものの、送信機210と、受信機220とを配置する位置が異なる。すなわち、図14において、送信機210と、受信機220とは、通信媒体130と、大地グランド302との間に配置される。図14に示す電界通信システム1400は、図3において説明した電界通信システム300と等価回路は変わらず、このため図3において既に説明した構成と同等の構成については、説明を省略する。
<Third Embodiment>
FIG. 14 is a diagram illustrating a configuration example of an electric field communication system 1400 according to an embodiment of the present disclosure. Electric field communication system 1400 includes transmitter 210, receiver 220, and communication medium 130 in the same manner as electric field communication system 300 shown in FIG. different. Thus, in FIG. 14, transmitter 210 and receiver 220 are positioned between communication medium 130 and earth ground 302 . The electric field communication system 1400 shown in FIG. 14 has the same equivalent circuit as that of the electric field communication system 300 described with reference to FIG.

上述したように、送信機210と、受信機220とは、通信媒体130と大地グランド302との間に物理的に接触して配置される。このため、第2電極214(送信機グランド電極)と大地グランド302との間の距離が短くなり、第2電極214と大地グランド302との間の静電容量C1が大きくなる。また、第4電極224(受信機グランド電極)と大地グランド302との間の距離が短くなり、第4電極224と大地グランド302との間の静電容量C9が大きくなる。静電容量C1、C9が大きくなるとそれぞれインピーダンスX1、X9(不図示)が減少し、これらのインピーダンスにかかる電圧が下がる。分圧の法則により、相対的に他の静電容量、例えば第3電極222と第4電極との間の静電容量C7にかかる電圧が高くなる。これにより、受信機220側で得られる信号強度が高くなり、電圧利得が改善する。以下、図15Aから図15Dに示すように、送信機210と受信機220との配置位置を様々に変更して、受信機220で得られる信号強度がどのように変化するかを計測した。 As noted above, transmitter 210 and receiver 220 are placed in physical contact between communication medium 130 and earth ground 302 . Therefore, the distance between the second electrode 214 (transmitter ground electrode) and the earth ground 302 is shortened, and the capacitance C1 between the second electrode 214 and the earth ground 302 is increased. Also, the distance between the fourth electrode 224 (receiver ground electrode) and the earth ground 302 is shortened, and the capacitance C9 between the fourth electrode 224 and the earth ground 302 is increased. As the capacitances C1 and C9 increase, the impedances X1 and X9 (not shown) decrease, respectively, and the voltage across these impedances decreases. Due to the law of voltage division, the voltage applied to other capacitances, such as the capacitance C7 between the third electrode 222 and the fourth electrode, becomes relatively high. This results in higher signal strength and improved voltage gain at the receiver 220 side. Hereinafter, as shown in FIGS. 15A to 15D , various positions of the transmitter 210 and the receiver 220 were changed to measure how the signal strength obtained by the receiver 220 changed.

図15Aから図15Dは、それぞれ図9に示す実験構成に対応する簡略図である。図15Aから図15Dは、送信機210と受信機220を、通信媒体上、あるいは通信媒体130と大地グランド302との間にそれぞれ物理的に接触して配置したものである。図15Aに示す構成は、図3に示す電界通信システム300の構成に対応し、図15Dに示す構成は、図14に示す電界通信システム1400の構成に対応する。 15A-15D are simplified diagrams corresponding to the experimental setup shown in FIG. 9, respectively. 15A-15D show transmitter 210 and receiver 220 placed in physical contact on or between communication medium 130 and earth ground 302, respectively. The configuration shown in FIG. 15A corresponds to the configuration of electric field communication system 300 shown in FIG. 3, and the configuration shown in FIG. 15D corresponds to the configuration of electric field communication system 1400 shown in FIG.

図15Aでは、送信機210、受信機220の両方が通信媒体130に物理的に接触して通信媒体130上に配置されている。より詳細には、送信機210の第1電極212、受信機220の第3電極222は、通信媒体130側に配置される。図15Aに示す構成において、受信機220にて得られる信号の利得は、-106.635dBであった。 15A, both transmitter 210 and receiver 220 are placed on communication medium 130 in physical contact with communication medium 130. In FIG. More specifically, the first electrode 212 of the transmitter 210 and the third electrode 222 of the receiver 220 are arranged on the communication medium 130 side. In the configuration shown in FIG. 15A, the signal gain obtained at receiver 220 was −106.635 dB.

図15Bでは、送信機210が通信媒体130に接触して通信媒体130上に物理的に接触して配置され、受信機220が、通信媒体130と大地グランド302との間に配置される。受信機220の一方の側面は、通信媒体130に物理的に接触して配置されている。より詳細には、送信機210の第1電極212と、受信機220の第3電極222は、通信媒体130側に配置され、通信媒体130に容量結合を介して接続される。受信機220の第4電極224は、大地グランド302側に配置され、大地グランド302に容量結合を介して接続される。本構成によると、第4電極224と大地グランド302との間の静電容量C9(図14)が大きくなる。静電容量C9が増えるとインピーダンスX9(不図示)が減少し、これらのインピーダンスにかかる電圧が下がる。分圧の法則により、相対的に第3電極222と第4電極との間の静電容量にかかる電圧が、図15Aの構成において測定される第3電極222と第4電極との間の静電容量C7にかかる電圧よりも高くなる。したがって、図15Bに示す構成において、受信機220から出力される信号の利得は、-98.3545dBであり、図15Aの構成において得られる信号の利得よりも高い。 In FIG. 15B, transmitter 210 is placed in physical contact with communication medium 130 and receiver 220 is placed between communication medium 130 and earth ground 302 . One side of receiver 220 is placed in physical contact with communication medium 130 . More specifically, the first electrode 212 of the transmitter 210 and the third electrode 222 of the receiver 220 are arranged on the communication medium 130 side and connected to the communication medium 130 via capacitive coupling. A fourth electrode 224 of the receiver 220 is arranged on the earth ground 302 side and is connected to the earth ground 302 via capacitive coupling. According to this configuration, the capacitance C9 (FIG. 14) between the fourth electrode 224 and the earth ground 302 is increased. As capacitance C9 increases, impedance X9 (not shown) decreases, lowering the voltage across these impedances. Due to the law of voltage division, the voltage across the capacitance between the third electrode 222 and the fourth electrode relative to the capacitance between the third electrode 222 and the fourth electrode measured in the configuration of FIG. It becomes higher than the voltage applied to the capacitance C7. Therefore, in the configuration shown in Figure 15B, the gain of the signal output from the receiver 220 is -98.3545 dB, which is higher than that obtained in the configuration of Figure 15A.

図15Cは、送信機210が通信媒体130と大地グランド302との間に物理的に接触して配置され、受信機220が通信媒体130に接触して通信媒体130上に物理的に接触して配置されていることを示す。送信機210の一方の側面は、通信媒体130に、物理的に接触して配置されている。より詳細には、送信機210の第1電極212は、通信媒体130側に配置され、通信媒体130に容量結合を介して接続される。送信機210の第2電極214は、大地グランド302側に配置され、大地グランド302に容量結合を介して接続される。本構成によると、第3電極222と第4電極との間の静電容量C7にかかる電圧が、図15Aの構成において測定される第3電極222と第4電極との間の静電容量C7にかかる電圧よりも高くなる。したがって、図15Cに示す構成において、受信機220から出力される信号の利得は、-99.1745dBであり、図15Aの構成において得られる信号の利得よりも高い。 FIG. 15C shows transmitter 210 placed in physical contact between communication medium 130 and earth ground 302, and receiver 220 in physical contact with communication medium 130 and on communication medium 130. Indicates that it is placed. One side of transmitter 210 is placed in physical contact with communication medium 130 . More specifically, the first electrode 212 of the transmitter 210 is arranged on the communication medium 130 side and connected to the communication medium 130 via capacitive coupling. A second electrode 214 of the transmitter 210 is arranged on the earth ground 302 side and is connected to the earth ground 302 via capacitive coupling. According to this configuration, the voltage across the capacitance C7 between the third electrode 222 and the fourth electrode is equal to the capacitance C7 between the third electrode 222 and the fourth electrode measured in the configuration of FIG. 15A. higher than the voltage applied to Therefore, in the configuration shown in Figure 15C, the gain of the signal output from the receiver 220 is -99.1745 dB, which is higher than that obtained in the configuration of Figure 15A.

図15Dは、送信機210、受信機220共に通信媒体130と大地グランド302との間にそれぞれ接触して配置していることを示す。すなわち、送信機210の第1電極212、受信機220の第3電極222は通信媒体130側に配置され、送信機210の第2電極214、受信機220の第4電極224は、大地グランド302側に配置される。本構成によると、第3電極222と第4電極との間の静電容量C7にかかる電圧は、図15B、図15Cの構成において測定される第3電極222と第4電極との間の静電容量C7にかかる電圧よりも高くなる。したがって、図15Dに示す構成において、受信機220から出力される信号の利得は、-89.1645dBであり、図15B、図15Cの構成において得られる信号の利得よりも高い。 FIG. 15D shows both transmitter 210 and receiver 220 placed in contact between communication medium 130 and earth ground 302, respectively. That is, the first electrode 212 of the transmitter 210 and the third electrode 222 of the receiver 220 are arranged on the communication medium 130 side, and the second electrode 214 of the transmitter 210 and the fourth electrode 224 of the receiver 220 are arranged on the earth ground 302 . placed on the side. According to this configuration, the voltage across the capacitance C7 between the third electrode 222 and the fourth electrode is equal to the static voltage between the third electrode 222 and the fourth electrode measured in the configurations of FIGS. 15B and 15C. It becomes higher than the voltage applied to the capacitance C7. Therefore, in the configuration shown in FIG. 15D, the gain of the signal output from receiver 220 is −89.1645 dB, which is higher than the signal gain obtained in the configurations of FIGS. 15B and 15C.

本開示によると、図15B、図15Cに示すように、送信機210と、受信機220のいずれかを、通信媒体130と大地グランド302との間に配置することで、図15Aに示す構成よりも、受信機220で高い利得が得られる。さらに、図15Dに示すように、送信機210、受信機220の両方を、通信媒体130と大地グランド302との間に配置することで、図15B、図15Cに示す構成よりも、受信機220でさらに高い利得が得られる。例えば、図15Aに示す構成で測定した利得は-106.635dBであるのに対し、図15Dに示す構成で測定した利得は-89.1645dBであり、その差は約17.5dBであった。 According to the present disclosure, by placing either transmitter 210 or receiver 220 between communication medium 130 and earth ground 302, as shown in FIGS. 15B and 15C, the configuration shown in FIG. also provides high gain at the receiver 220 . Furthermore, as shown in FIG. 15D, by placing both the transmitter 210 and the receiver 220 between the communication medium 130 and the earth ground 302, the receiver 220 has a higher A higher gain is obtained with For example, the measured gain for the configuration shown in FIG. 15A was −106.635 dB, while the gain measured for the configuration shown in FIG. 15D was −89.1645 dB, a difference of about 17.5 dB.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその均等物が含まれることはもちろんである。また、上述した課題の少なくとも一部を解決できる範囲、または、効果の少なくとも一部を奏する範囲において、実施形態および変形例の任意の組み合わせが可能であり、特許請求の範囲および明細書に記載された各構成要素の任意の組み合わせ、または、省略が可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described above, the above-described embodiment of the present invention is for facilitating understanding of the present invention, and does not limit the present invention. The present invention may be modified and improved without departing from its spirit, and the present invention includes equivalents thereof. In addition, any combination of the embodiments and modifications is possible within the scope of solving at least part of the above-described problems or achieving at least part of the effects, and is described in the scope of claims and the specification. Any combination or omission of each component is possible.

例えば、図16は、本開示の一実施形態に係る電界通信システム1600の概略図である。部品側装置110は、送信機210aに加えて受信機220a’を、本体側装置120は、受信機220b’に加えて送信機210bを備える。電界通信システム1200の送信機210a、受信機220b’は、それぞれ図5に説明した送信機210、受信機220’に対応するからここでは説明を省略する。 For example, FIG. 16 is a schematic diagram of an electric field communication system 1600 according to one embodiment of the present disclosure. The component-side device 110 includes a receiver 220a' in addition to the transmitter 210a, and the main body-side device 120 includes a transmitter 210b in addition to the receiver 220b'. A transmitter 210a and a receiver 220b' of the electric field communication system 1200 correspond to the transmitter 210 and the receiver 220' described with reference to FIG. 5, respectively, so description thereof will be omitted here.

本体側装置120は通信媒体130に物理的に接触する。本体側装置120の送信機210bは、第5電極312と、第6電極314と、送信回路316を備える。送信回路316の信号側に第5電極312(信号電極)、グランド側に第6電極314(グランド電極)が接続される。送信回路316は、通信媒体に結合容量を介して接続された第5電極312(信号電極)と、大地グランド302及び通信媒体130と結合容量を介して接続された第6電極314(グランド電極)との間の電位差に応じた電界を発生する。 The main device 120 physically contacts the communication medium 130 . The transmitter 210 b of the main body device 120 includes a fifth electrode 312 , a sixth electrode 314 and a transmission circuit 316 . A fifth electrode 312 (signal electrode) is connected to the signal side of the transmission circuit 316, and a sixth electrode 314 (ground electrode) is connected to the ground side. The transmission circuit 316 includes a fifth electrode 312 (signal electrode) connected to the communication medium via a coupling capacitance, and a sixth electrode 314 (ground electrode) connected to the earth ground 302 and the communication medium 130 via a coupling capacitance. generates an electric field corresponding to the potential difference between

部品側装置110は通信媒体130に物理的に接触する。部品側装置110の受信機220a’は、第7電極322と、第8電極324と、受信回路326を備える。受信回路326の信号側に第7電極322(信号電極)、グランド側に第8電極324(グランド電極)が接続される。受信回路326は、通信媒体130及び大地グランド302と結合容量を介して接続された第7電極と、通信媒体130と導通している第8電極との間に生じた電位差を検知して、送信機から送信されたデータを得る。本体側装置120の送信機210bと、部品側装置110の受信機220a’は、通信媒体130を介して電界による通信を行う。 The component-side device 110 physically contacts the communication medium 130 . The receiver 220 a ′ of the component-side device 110 includes a seventh electrode 322 , an eighth electrode 324 and a receiver circuit 326 . A seventh electrode 322 (signal electrode) is connected to the signal side of the receiving circuit 326, and an eighth electrode 324 (ground electrode) is connected to the ground side. The receiving circuit 326 detects the potential difference generated between the seventh electrode connected to the communication medium 130 and the earth ground 302 via a coupling capacitance and the eighth electrode electrically connected to the communication medium 130, and transmits the potential difference. Get the data sent from the machine. The transmitter 210b of the main device 120 and the receiver 220a' of the component device 110 perform electric field communication via the communication medium 130. FIG.

ef…電界
100A、100B、100C、200、300、500、600、1200…電界通信システム
110…部品側装置
120…本体側装置
130…通信媒体
132…部品
134…接続部
136…本体
140…センサ
150…処理部
160…外部通信装置
210…送信機
212…第1電極(送信機信号電極)
214…第2電極(送信機グランド電極)
216…送信回路
220、220’、220’’…受信機
222…第3電極(受信機信号電極)
224…第4電極(受信機グランド電極)
226…受信回路
240…導通
ef... Electric field 100A, 100B, 100C, 200, 300, 500, 600, 1200... Electric field communication system 110... Component side device 120... Main body side device 130... Communication medium 132... Component 134... Connector 136... Main body 140... Sensor 150 ... processing unit 160 ... external communication device 210 ... transmitter 212 ... first electrode (transmitter signal electrode)
214...Second electrode (transmitter ground electrode)
216... Transmission circuit 220, 220', 220''... Receiver 222... Third electrode (receiver signal electrode)
224... Fourth electrode (receiver ground electrode)
226 -- Receiving circuit 240 -- Continuity

Claims (7)

電界による通信を行う電界通信システムであって、
電界を伝達可能な物質で構成される通信媒体であって部品と本体とを備える通信媒体と、
前記通信媒体側に配置され、前記通信媒体に結合容量を介して接続された第1電極と、大地グランドに結合容量を介して接続された第2電極との間の電位差に応じた電界を発生する送信機であって、前記送信機の信号側に前記第1電極、グランド側に前記第2電極が接続されている、第1送信機であって、前記部品に接触する第1送信機と、
前記本体に接触る第1受信機と、
前記第1送信機から伝達された電界に基づいて生成される信号の大きさが閾値未満である場合に、前記部品が、前記本体から外れていることを検知する処理部と、
を備え、前記第1送信機と前記第1受信機は、前記通信媒体を介して電界による通信を行う、電界通信システム。
An electric field communication system that performs communication using an electric field,
a communication medium made of a substance capable of transmitting an electric field, the communication medium comprising a part and a main body;
An electric field is generated according to the potential difference between a first electrode arranged on the communication medium side and connected to the communication medium via a coupling capacitance and a second electrode connected to the earth ground via a coupling capacitance. wherein the first electrode is connected to the signal side of the transmitter and the second electrode is connected to the ground side of the transmitter, the first transmitter being in contact with the component ; ,
a first receiver in contact with the body ;
a processing unit that detects that the component is detached from the main body when the magnitude of a signal generated based on the electric field transmitted from the first transmitter is less than a threshold;
and wherein the first transmitter and the first receiver perform electric field communication via the communication medium.
請求項に記載の電界通信システムであって、前記第1受信機は、
大地グランドに結合容量を介して接続される第3電極と、
前記通信媒体側に配置されている第4電極と、
受信回路であって、前記受信回路の信号側に前記第3電極が、前記受信回路のグランド側に前記第4電極が接続されている、受信回路と
を備え、前記受信回路は、前記送信機から伝達された電界により生じた、前記第3電極と前記第4電極との間の電位差に対応する信号を出力する
電界通信システム。
2. The electric field communication system according to claim 1 , wherein said first receiver comprises:
a third electrode connected to the earth ground via a coupling capacitance;
a fourth electrode disposed on the communication medium side;
a receiving circuit, wherein the third electrode is connected to a signal side of the receiving circuit, and the fourth electrode is connected to a ground side of the receiving circuit; the receiving circuit is connected to the transmitter; An electric field communication system that outputs a signal corresponding to the potential difference between the third electrode and the fourth electrode caused by the electric field transmitted from.
請求項に記載の電界通信システムであって、前記第1受信機は、前記大地グランドと、前記通信媒体の間に接触して配置されており、前記第1受信機は、
前記通信媒体側に配置され、前記通信媒体に容量結合を介して接続される第3電極と、
前記大地グランド側に配置され、前記大地グランドに容量結合を介して接続される第4電極と
を備える電界通信システム。
2. The electric field communication system of claim 1 , wherein said first receiver is disposed in contact between said earth ground and said communication medium, said first receiver comprising:
a third electrode disposed on the communication medium side and connected to the communication medium via capacitive coupling;
and a fourth electrode arranged on the earth ground side and connected to the earth ground via capacitive coupling.
請求項または請求項に記載の電界通信システムであって、前記第1送信機は、大地グランドと、前記通信媒体の間に接触して配置されており、
前記第1送信機の前記第2電極は、前記大地グランド側に配置されている、電界通信システム。
4. The electric field communication system according to claim 1 or claim 3 , wherein the first transmitter is arranged in contact between an earth ground and the communication medium,
The electric field communication system, wherein the second electrode of the first transmitter is arranged on the earth ground side.
請求項から請求項のいずれか1項に記載の電界通信システムであって、さらに
前記第1送信機が接触している前記通信媒体の前記部品の状態又は前記部品の周辺環境を検知するセンサを備え、
前記第1送信機は、前記センサからの出力信号に対応する信号を、前記第1電極と前記第2電極間において時間変化する電圧として出力する、電界通信システム。
5. The electric field communication system according to any one of claims 2 to 4 , further comprising detecting the state of the part of the communication medium with which the first transmitter is in contact or the surrounding environment of the part. equipped with a sensor,
The electric field communication system, wherein the first transmitter outputs a signal corresponding to the output signal from the sensor as a time-varying voltage between the first electrode and the second electrode.
請求項に記載の電界通信システムであって、
前記センサは、前記部品の動きを検知するセンサであり、
前記処理部は、さらに前記センサが検知した前記部品の動きに基づいて、前記部品の稼働時間を算出する、電界通信システム。
The electric field communication system according to claim 5 ,
The sensor is a sensor that detects movement of the component,
The electric field communication system, wherein the processing unit further calculates the operating time of the component based on the movement of the component detected by the sensor.
請求項に記載の電界通信システムであって、
前記センサは、前記部品の周辺環境を検知するセンサであり、
前記処理部は、さらに前記センサが検知した前記部品の周辺環境に基づいて、前記部品が適正な稼働環境に置かれているかを検知する、電界通信システム。
The electric field communication system according to claim 5 ,
The sensor is a sensor that detects the surrounding environment of the component ,
The electric field communication system, wherein the processing unit further detects whether the component is placed in an appropriate operating environment based on the surrounding environment of the component detected by the sensor.
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